Tecniche di Simulazione dei Trasformatori di Corrente per Studi Accurati sui Relè

Tecniche di Simulazione dei Trasformatori di Corrente per Studi Accurati sui Relè

La simulazione dei trasformatori di corrente (TC) è essenziale per verificare le prestazioni dei relè, valutare i rischi di saturazione e ottimizzare gli schemi di protezione. Modelli accurati riproducono il comportamento del TC in condizioni normali e di guasto, garantendo che i sistemi di protezione rispondano come previsto.

Definizione rapida: La simulazione dei trasformatori di corrente prevede la modellazione matematica e software delle caratteristiche magnetiche del TC, degli effetti del carico e delle correnti secondarie al fine di prevedere le prestazioni nelle applicazioni di protezione e misura.

Principali risultati del progetto

• La simulazione dei TC richiede curve di magnetizzazione accurate e dati sul carico conformi agli standard IEC 61869 o IEEE C57.13.
• Strumenti software come PSCAD, EMTP-RV e MATLAB/Simulink aiutano nella modellazione della saturazione dei TA e nella risposta transitoria.
• Enwei Electric fornisce schede tecniche dei TA e curve di eccitazione per supportare gli studi digitali.
• La validazione tramite test sul campo o mediante hardware-in-the-loop conferma l'accuratezza delle simulazioni.

Obiettivi della Simulazione

Gli ingegneri simulano i TA per verificare le impostazioni dei relè, identificare le soglie di saturazione e valutare l'impatto dei cambiamenti nella rete. Le simulazioni supportano inoltre le sottostazioni digitali, dove modelli virtuali convalidano la logica di protezione prima del collaudo in campo.

Una modellazione corretta permette di determinare se i TA possono fornire segnali accurati durante correnti di guasto elevate, evitando malfunzionamenti dei relè e garantendo la stabilità del sistema.

Fondamenti della Modellazione dei TA

I modelli dei TA includono tipicamente un ramo di magnetizzazione che rappresenta il comportamento del nucleo e un ramo in serie che rappresenta l'impedenza di dispersione e il carico. Curve di magnetizzazione non lineari descrivono le caratteristiche di saturazione. Gli effetti termici possono essere inclusi per guasti di lunga durata.

Nelle simulazioni transitorie, le equazioni di bilancio del flusso modellano la remanenza e lo scostamento in corrente continua. Per applicazioni di misurazione, può essere sufficiente un'accuratezza in regime stazionario, mentre per gli studi di protezione è richiesta fedeltà nel transitorio.

Norme e dati di ingresso

• IEC 61869-2 — Fornisce dati di eccitazione, classi di precisione e limiti termici per i TA. Fonte: IEC
• IEEE C57.13 — Offre norme americane per i parametri e le prove dei TA. Fonte: IEEE
• IEC 60909 — Guida i calcoli di cortocircuito che alimentano le simulazioni dei TA. Fonte: IEC

Una simulazione accurata dipende dalle curve di eccitazione del TA, dal rapporto, dalla potenza nominale del carico e dalla resistenza secondaria. Enwei Electric fornisce questi dati nella documentazione del prodotto.

Flusso di lavoro della simulazione

1. Raccolta dati: Raccogli i parametri del TA—rapporto, tensione al punto di ginocchio, dati di magnetizzazione, resistenza dell'avvolgimento.

2. Creazione del modello: Costruisci modelli di circuito equivalente nel software scelto, inclusa la caratteristica di magnetizzazione non lineare.

3. Definizione dello scenario: Definisci le correnti di guasto, i carichi e la dinamica del sistema (ad esempio, offset in continua, remanenza).

4. Simulazione: Esegui analisi transitorie e a regime per osservare il comportamento della corrente secondaria e del flusso.

5. Valutazione: Confronta la corrente secondaria con i requisiti del relè, garantendo l'accuratezza entro i limiti della classe.

Strumenti software per la simulazione dei TA

PSCAD/EMTDC: Offre una modellazione dettagliata delle transitorie elettromagnetiche con elementi non lineari per studi sulla saturazione dei TA.

EMTP-RV: Fornisce una modellazione flessibile per le transitorie nei sistemi elettrici, inclusi moduli per TA e componenti personalizzati.

MATLAB/Simulink: Permette la creazione di modelli personalizzati di TA utilizzando Simscape Electrical, adatto allo sviluppo di gemelli digitali.

DIgSILENT PowerFactory: Include modelli di trasformatori di misura all'interno degli studi di protezione per simulazioni di corto circuito e dinamiche.

Scenari applicativi

Protezione differenziale: Verificare che i TA collegati ai relè differenziali rimangano lineari in condizioni di guasto interno ed esterno.

Protezione di distanza: Valutare le prestazioni del TA in caso di guasti su linee lunghe con elevato offset in corrente continua per garantire un corretto tempismo del relè.

Collegamenti di fonti rinnovabili: Modellare la risposta del TA a correnti di guasto generate da inverter, che potrebbero avere ampiezza limitata ma contenuto armonico elevato.

Stazioni elettriche digitali: Simulare i valori campionati IEC 61850 derivati dai modelli di TA per convalidare gli algoritmi dell'unità di merging.

Verifica e collaudo

I risultati della simulazione devono essere verificati incrociando con test di laboratorio o misurazioni sul campo. I test di iniezione secondaria confermano la risposta del relè, mentre l'iniezione primaria valida il comportamento del TA sotto carico. Configurazioni hardware-in-the-loop combinano relè reali con segnali di TA simulati per una validazione completa.

Mantenere l'allineamento tra i modelli di simulazione e le caratteristiche reali del TA richiede aggiornamenti periodici basati sugli ultimi rapporti di prova e dati di monitoraggio dello stato.

Checklist dell'ingegnere

• Ottenere curve di eccitazione accurate del TA, nonché valori precisi di rapporto, carico e resistenza.
• Selezionare strumenti di simulazione in grado di modellare la magnetizzazione non lineare.
• Definire le correnti di guasto e i carichi in condizioni di peggior caso per l'analisi.
• Verificare i risultati rispetto ai requisiti delle norme e alle specifiche dei relè di protezione.
• Documentare ipotesi, parametri del modello e correlazioni con prove sperimentali ai fini di audit.

Risorse dati trasformatori di corrente Enwei Electric

Enwei Electric fornisce schede tecniche dettagliate sui trasformatori di corrente, curve di eccitazione e dati termici per supportare le attività di simulazione. Scopri le offerte sui trasformatori di corrente su https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. L'integrazione dei dati dei trasformatori di corrente con gli interruttori Enwei Electric ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) e trasformatori ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) garantisce una modellizzazione coerente.

Domande frequenti di ingegneria sulla simulazione del trasformatore di corrente

Perché simulare i trasformatori di corrente invece di basarsi solo sui dati di targa?

La simulazione cattura il comportamento non lineare e gli effetti transitori, rivelando rischi di saturazione o malfunzionamenti che i soli dati di targa non possono prevedere.

Quali dati sono essenziali per una modellazione accurata dei TA?

Le curve di eccitazione, il rapporto, la classe di potenza, la resistenza secondaria e i limiti termici sono parametri fondamentali.

In che modo Enwei Electric supporta i team di simulazione?

Enwei Electric fornisce dati dettagliati sui TA, consulenza ingegneristica e personalizzazione dei prodotti per soddisfare i requisiti degli studi di protezione.

Invito all'azione: Migliora le simulazioni dei TA con Enwei Electric

La simulazione accurata dei trasformatori di corrente protegge i sistemi di protezione e ottimizza le prestazioni della rete. Collabora con Enwei Electric per ottenere dati completi sui TA, supporto tecnico e apparecchiature integrate. Contatta oggi stesso Enwei Electric per rafforzare il tuo flusso di lavoro di simulazione.

Domande di progetto

Visualizza esempi di implementazione nel mondo reale e immagini in evidenza dalla galleria negli hub prodotto di Enwei Electric:

• Soluzioni per trasformatori per progetti di distribuzione e industriali.
• Portafogli di apparecchiature elettriche di manovra copertura di sale di controllo a media e bassa tensione.
• Gamme di trasformatori di corrente supportano la misurazione precisa e la protezione.
• Sottostazioni prefabbricate che integrano trasformatori, apparecchiature di commutazione e quadri.